(57)【要約】【課題】低コストで実現できる水力発電に利用できる送水ポンプ装置を提供する。【解決手段】空圧機４にそれぞれ空気管を通じて接続された２組の送水装置Ａ，Ｂからなり、空圧機によって２組の送水装置が交互に連続して動作される。貯水室が満水になった後、空圧機４によりエアバッグ１１内に注入して膨張させ、貯水室１内の水を圧迫することで、貯水室１内の水を出水管セット２の各水管に送り込む。各水管の水位が各出水分岐管の位置よりも高い水位に達すると、第３の逆止弁２５が開いて各出水分岐管から出水させる。汲み上げ装置５が同時に動作して水を出水管５２に汲み上げ、分岐管５４から水受け器３３を通じて作用管３１に送り込む。作用管の水位が、前記出水管セットの各出水分岐管の水位より高い水位に達すると、第４の逆止弁３２が開かれることで、貯水室を通じて、出水管セット２の各水管が絶え間なく作用管３１から進入する水を受け入れる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
空圧機にそれぞれ空気管を通じて接続された２組の送水装置からなり、前記空圧機によって前記２組の送水装置が交互に連続して動作される送水ポンプ装置であって、
各組の送水装置は、水面下に設置される貯水室、出水管セット、作用管及び汲み上げ装置から構成され、
前記貯水室の内部に、該貯水室が満水になった後に前記空気管を通じて前記空圧機による空気注入を受けて膨張するエアバッグが配設され、前記貯水室上に前記出水管セットの下端及び前記作用管の下端が接続されると共に外部からの水圧を受けて開となる第１の逆止弁が設けられ、
前記出水管セットは、少なくとも２本以上の水管を備え、各水管の下端が前記貯水室に連結され、前記各水管の下部に前記貯水室内の水圧を受けて開となる第２逆止弁が設けられ、前記各水管の上部にそれぞれ出水分岐管が設けられ、各出水分岐管上に、前記出水管セットの各水管の水位が前記各出水分岐管の配置位置よりも高い第１の水位に達すると圧力を受けて開となる第３の逆止弁が設けられ、
前記作用管の下端が前記貯水室に連結され、前記作用管の下部に、該作用管の水位が前記第１の水位よりも高い第２の水位に達すると圧力を受けて開となる第４の逆止弁が設けられ、前記作用管の上部であって、かつ前記各出水分岐管の配置位置よりも高い位置に水受け器が設けられ、
前記汲み上げ装置は出水管を備え、前記出水管の下端部に、前記空圧機と同時に動作して水を前記出水管に汲み上げる高圧モータが接続され、前記出水管の上部に水を送り込む分岐管が前記作用管の水受け器の上方に臨んで延伸された、ことを特徴とする送水ポンプ装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、空圧機にそれぞれ空気管を通じて接続された２組の送水装置からなり、空圧機によって２組の送水装置が交互に連続して動作される送水ポンプ装置であって、主として水位差により水力発電及び遠距離の水輸送を行うための送水ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在地球資源は人類によって過度に開発され、枯渇の可能性があるだけでなく、地球全体の環境汚染の恐怖を招いており、エネルギーの代替案を見つけることが要求されている。人々の生活に関わる電力について言えば、火力、原子力、風力及び水力発電の形式がある。
【０００３】
火力発電は、人類が最も早くから最も便利な発電方法として利用されているが、石油燃料を燃焼させるため、大量の煙塵と排気を発生し、酸性雨や温室効果、空気汚染、海洋汚染、河川汚染、ごみ汚染、毒性の化学物質の危険及びオゾン層破壊の危険などを生んでいる。原子力発電は、原理的には火力発電と似ており、ウラン燃料の核分裂の連鎖反応時に発生する熱で水を加熱して高温高圧の蒸気を生み出し、タービンを動かして発電機に発電させる。しかしながら、ウランの核分裂時にヨウ素、セシウム、ストロンチウム等の放射性元素が生成され、これらの放射性元素が空気中または水中に混入されやすく、循環用水が三重水素となり排水から環境に入り込みやすい。このうち、ヨウ素は甲状腺細胞に対する破壊力が大きく、癌の発生の原因となりやすい。その他の放射性物質の危険性としては、その他の放射性物質は半減期が長いため、水質や空気が汚染されると、食物連鎖を通して人体に進入して長期間累積され、人の骨や肝臓、腎臓などに癌を発症させて死亡へと至らせることがある。
【０００４】
このため、自然の風力を用いた風力発電も利用されている。風の発生は太陽の熱が地表の空気を温め、空気が熱膨張し軽くなって上昇し、熱空気が上昇した後、低温の重空気が四方から流入するため、空気の流動が形成され、これが風力を生む。風力発電は、このような自然の風を利用するため公害を起すことがなく、またいくらでも利用できるが、風力と風向きが変わりやすく不安定であり、エネルギーを集中させることができない。また、発電のコストが従来のエネルギーに比べ高いため、台湾地区ではこの方法を大量に採用することはできない。
【０００５】
水力発電は現在最も一般的な方法であるが、開発コストが高く、林地の保持が容易ではなく、泥の除去の問題もあり、これらには定期的なメンテナンス工程が必要となり、そのコストも巨額である。従来、水力発電は、最も環境に与える影響が少ない発電方法の一つであると認識されてきたが、近年の研究では、水力発電は石炭火力発電よりも破壊力がある可能性が指摘されている。その原因はダムに腐敗した植物がたまり、これらの腐敗した植物が大量の温室効果をもたらす気体を発生するためと言われている。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
現在行われている発電の形態は、どれをとってもすべて欠点と環境保全において不適切な面があるため、地球エネルギーの枯渇という困難な問題に直面している今、積極的により便利で汚染のない発電源の開発が求められている。
【０００７】
本考案はこれに鑑みてなされたもので、その目的は、低コストで実現でき、しかも汚染を発生しない水力発電に利用できる送水ポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係るは、空圧機にそれぞれ空気管を通じて接続された２組の送水装置からなり、前記空圧機によって前記２組の送水装置が交互に連続して動作されるものであって、上記課題を解決するために、各組の送水装置は、水面下に設置される貯水室、出水管セット、作用管及び汲み上げ装置から構成され、前記貯水室の内部に、該貯水室が満水になった後に前記空気管を通じて前記空圧機による空気注入を受けて膨張するエアバッグが配設され、前記貯水室上に前記出水管セットの下端及び前記作用管の下端が接続されると共に外部からの水圧を受けて開となる第１の逆止弁が設けられ、前記出水管セットは、少なくとも２本以上の水管を備え、各水管の下端が前記貯水室に連結され、前記各水管の下部に前記貯水室内の水圧を受けて開となる第２逆止弁が設けられ、前記各水管の上部にそれぞれ出水分岐管が設けられ、各出水分岐管上に、前記出水管セットの各水管の水位が前記各出水分岐管の配置位置よりも高い第１の水位に達すると圧力を受けて開となる第３の逆止弁が設けられ、前記作用管の下端が前記貯水室に連結され、前記作用管の下部に、該作用管の水位が前記第１の水位よりも高い第２の水位に達すると圧力を受けて開となる第４の逆止弁が設けられ、前記作用管の上部であって、かつ前記各出水分岐管の配置位置よりも高い位置に水受け器が設けられ、前記汲み上げ装置は出水管を備え、前記出水管の下端部に、前記空圧機と同時に動作して水を前記出水管に汲み上げる高圧モータが接続され、前記出水管の上部に水を送り込む分岐管が前記作用管の水受け器の上方に臨んで延伸された、ことを特徴とする。
【０００９】
本考案の送水ポンプ装置は、以下のように動作を行う。前記第１の逆止弁が開となることで前記貯水室が満水になった後、前記空圧機が気体を１組の送水装置の貯水室の前記エアバッグ内に注入する。前記エアバッグが膨張して前記貯水室内の水を圧迫することで、前記第２の逆止弁が開かれて前記貯水室内の水が各水管に送り込まれる。前記各水管の水位が前記各出水分岐管よりも高い前記第１の水位に達すると、前記第３の逆止弁が開いて前記各出水分岐管から出水させる。さらに、前記汲み上げ装置の高圧モータが前記空圧機と同時に動作して水を前記出水管に汲み上げ、前記出水管の水を前記分岐管から前記水受け器へと送り込む。
【００１０】
前記水受け器を通じて水を送られた前記作用管の水位が、前記出水管セットの各出水分岐管の水位より高い第２の水位に達すると、前記第４の逆止弁が開かれる。前記第４の逆止弁が開かれることで、前記作用管と前記出水管セットの各水管とが前記貯水室を通じて連通され、前記出水管セットの各水管が絶え間なく前記作用管から進入する水を受け入れる。前記出水管セットの各水管の水位が上がり、前記貯水室のエアバッグが極限まで膨張すると、前記空圧機が気体を他組の送水装置の貯水室のエアバッグへと送り込み始め、前記１組の送水装置と同じ動作を行うことより絶え間なく水が送り出される。
【考案の効果】
【００１１】
本考案の送水ポンプ装置によれば、構造が簡単で、コストが低く、水位差で発電するという目的を達することができるだけでなく、遠距離の水の輸送、荒漠の灌漑を行うこともできる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本考案の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。図１は、本考案の実施形態に係る送水ポンプ装置を示す正面図である。図１に示すように、送水ポンプ装置は、空圧機４にそれぞれ空気管４１，４１を通じて接続された２組（右側と左側）の送水装置Ａ，Ｂからなる。２組の送水装置Ａ，Ｂは、空圧機４によって交互に連続して動作する。各組の送水装置Ａ，Ｂは、同じ構成のものであり、以下の構成を備えるものである。
【００１３】
すなわち、送水装置Ａの基本構成は、貯水室１、出水管セット２、作用管３１及び汲み上げ装置５から構成されている。貯水室１は、使用時には水面下に設置される。貯水室１の内部にはエアバッグ１１が配設され、空気管４１の端部がエアバッグ１１に接続されており、気体をエアバッグ１１内に送り込むことができるようになっている。エアバッグ１１は、貯水室１が満水になった後に空圧機４による空気注入を受ける。貯水室１の上部には、中央に外部からの水圧を受けて開となる第１の逆止弁１２が設けられ、右側寄りに出水管セット２の下端が接続され、左側寄りに作用管３１の下端が接続されている。
【００１４】
出水管セット２は少なくとも２本以上の水管を備える。本実施形態では、図１に示すように第１乃至第３水管２１、２２、２３の３本が設けられた構成となっている。各水管２１〜２３の下端は貯水室１に連結され、各水管２１〜２３の下部には、貯水室１内の水圧を受けて開となる第２の逆止弁２４が設けられている。また、各水管２１〜２３の上部には出水分岐管、即ち第１分岐管２１１、第２分岐管２２１、第３分岐管２３１がそれぞれ設けられている。さらに各分岐管２１１、２２１、２３１上には、出水管セット２の各水管２１〜２３の水位が各出水分岐管２１１、２２１、２３１の配置位置よりも高い第１の水位Ｗ（図２参照）に達すると圧力を受けて開となる第３の逆止弁２５が設けられている。
【００１５】
作用管３１は、下端が貯水室１に連結されている。作用管３１の下部には、該作用管３１の水位が前記第１の水位Ｗよりも高い第２の水位に達すると圧力を受けて開となる第４の逆止弁３２が設けられている。また、作用管３１の上部には、各出水分岐管２１１、２２１、２３１の配置位置よりも高い位置に水受け器３３が設けられている。なお、本実施形態においては水受け器３３は図１に示すように漏斗で構成している。
【００１６】
汲み上げ装置５は出水管５２を有し、出水管５２の下端部には空圧機４と同時に動作して水を出水管５２に汲み上げる高圧モータ５１が接続されている。出水管５２の上部からは、作用管３１の水受け器３３の上方に臨んで分岐管５４が延伸されており、出水管５２に汲み上げられた水を分岐管５４から作用管３１の水受け器３３に送ることができるようになっている。出水管５２と分岐管５４との分岐箇所には第５の逆止弁５３が設けられている。
【００１７】
本考案の送水ポンプ装置は、以下のように動作を行う。使用時には、貯水室１、１Ｂを水面下に配置する。すると、第１の逆止弁１２が水圧を受けて開き、水が貯水室１に引き入れられて貯水室１が満水になる。貯水室１が満水になった後、空圧機４を作動させる。図２に示すように、空圧機４が気体を空気管４１を通じて１組の送水装置Ａのエアバッグ１１に注入し、エアバッグ１１を膨張させて貯水室１内の水を圧迫する。このとき、第１の逆止弁１２及び第４の逆止弁３２はすべて閉じており、出水管セット２に設けられた第２の逆止弁２４は貯水室１の強大な水圧を受けて開き、貯水室１内の水が各水管２１〜２３に送り込まれる。
【００１８】
このとき各分岐管２１１，２２１，２３１に設けられた第３の逆止弁２５は閉じており、出水管セット２の各水管２１〜２３の水位が各分岐管２１１、２２１、２３１よりも高い一定高さの水位Ｗ（第１の水位）に達すると、第３の逆止弁２５が圧力を受けて開き、水を分岐管２１１、２２１、２３１から送り出す。なお、各分岐管２１１、２２１、２３１は相当の高さを備えているため、水を高い位置に蓄え、落差で発電するという目的を達することができる。
【００１９】
一方、汲み上げ装置５の高圧モータ５１も同時に動作し、水を出水管５２に汲み上げ、分岐管５４の第５の逆止弁５３の高さよりも出水管５２の水位が高くなると、第５の逆止弁５３が開いて水を分岐管５４から水受け器３３へと送り込む。水受け器３３を通じて水を送られた作用管３１の水位が、出水管セット２の第１の水位Ｗより高くなると、下端部の第４の逆止弁３２が圧力を受けて開く。第４の逆止弁３２が開かれることで、作用管３１と出水管セット２の各水管２１〜２３とが貯水室１を通じて連通され、出水管セット２の各水管２１〜２３が絶え間なく作用管３１から進入する水を受け入れる。出水管セット２の各水管２１〜２３の水位が上がり、各出水分岐管２１１、２２１、２３１から絶え間なく水が送り出される。
【００２０】
貯水室１のエアバッグ１１が極限まで膨張すると、空圧機４は気体を他組の送水装置Ｂの貯水室１Ｂのエアバッグへと送り込み始める（図３参照）。送水装置Ｂの動作は、前述の１組の送水装置と同じ動作を行う。このとき、右側の送水装置Ａの貯水室１のエアバッグ１１は膨張が徐々に解消されるものの、作用管３１及び汲み上げ装置５は動作を継続しており、出水管セット２から絶え間なく水を送り出す。図３に示す左側の出水管セットから出水が始まると右側の出水管セットからの出水が停止するため、水源を絶え間なく送り出すことができる。よって、発電を継続するという目的を達することができる。
【００２１】
本考案の作用管３１は高さ４００メートル、直径２センチの細管とすることができる。また、空圧機４及び高圧モータ５１が必要とする電力は、風力発電によって給することができ、発電の方法はすべて自然界から得られる力でまかなわれる。
【００２２】
上述の送水ポンプ装置は、出水管セット２を内陸へと伸入させ、遠隔地の灌漑などに用いるという目的を達することもできる。上述のように、本考案の送水ポンプ装置は、簡単な作用管３１による水位を水圧給水の過程に組み合わせ、水位差発電の目的を確実に達することができる。このため、現在の発電に起因する汚染及び高コストの欠点を改善し、環境保護及び低コストという効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本考案の実施形態に係る送水ポンプ装置を示す正面図である。
【図２】同上の実施形態の送水ポンプ装置における送水装置Ａの動作状態を示す正面図である。
【図３】同上の実施形態の送水ポンプ装置における送水装置Ｂの動作状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２４】
Ａ  送水装置
Ｂ  送水装置
１  貯水室
２  出水管セット
４  空圧機
５  汲み上げ装置
１１  エアバッグ
１２  第１の逆止弁
２１  第１水管
２２  第２水管
２３  第３水管
２４  第２の逆止弁
２５  第３の逆止弁
３１  作用管
３２  第４の逆止弁
３３  水受け器
４１  空気管
５１  高圧モータ
５２  出水管
５３  第５の逆止弁
５４  分岐管
２１１  第１分岐管
２２１  第２分岐管
２３１  第３分岐管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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